楊樸麗, 張祖兵, 丁海云, 龍繼明, 徐 通, 段 波, 楊 焱

(1.云南省熱帶作物科學(xué)研究所, 云南 景洪 666100;2.云南省玉溪市元江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 云南 元江 653300)

辣木是一種熱帶植物,屬辣木科辣木屬,包含14個(gè)種,生長(zhǎng)迅速耐惡劣環(huán)境,被稱為“奇跡樹(shù)”[1]?？勺鳛樯攀逞a(bǔ)充劑、飼料添加劑、天然凈水劑和日化品添加劑等[2]。辣木樹(shù)通過(guò)種子或枝條扦插、嫁接繁殖,耐貧瘠、高溫可作為改善生態(tài)環(huán)境的優(yōu)選樹(shù)種,目前,辣木已經(jīng)從印度西北部擴(kuò)展到全球的熱帶和亞熱帶地區(qū)[3-4]。通常把辣木嫩梢作物新鮮蔬菜食用,除此之外,印度、馬來(lái)西亞等熱帶島嶼國(guó)家的人們也會(huì)在飲食中使用細(xì)長(zhǎng)的綠色豆莢作為蔬菜,并將棕色豆莢的種子作為食物食用[5]。有研究報(bào)道指出,辣木不同部位的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值由高到低為辣木籽、辣木葉、辣木籽殼、辣木莖[6],辣木種子的提取物還具有很好的輔助降血脂、緩解炎癥等功效[7-8],大量研究還表明,辣木種子無(wú)毒可有效軟化水,用水提取辣木種子會(huì)釋放出活性成分二聚體蛋白,其分子量接近13 kDa,等電點(diǎn)在10～11之間,使用辣木種子作為主要絮凝劑,用蒸餾水或 NaCl 溶液萃取后,濁度去除效率能達(dá)到80%～98%[9-10]。Katayon等[11]研究表明,辣木籽粉的絮凝效率取決于不同的儲(chǔ)存條件、容器類型和存儲(chǔ)時(shí)間。儲(chǔ)藏年限對(duì)多種作物種子萌發(fā)及生理特征變化等方面有一定影響,已有研究者在油松、花椰菜、煙草、麻風(fēng)樹(shù)、納羅克非洲狗尾巴草、老麥芒、新麥草、大白菜、玉米、水稻和棉花等植物上都有相關(guān)報(bào)道,有關(guān)儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子的影響的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道,所以本試驗(yàn)以不同儲(chǔ)藏年限的辣木種子為材料,探討其種子萌發(fā)、生理生化特性及凈水效果的變化規(guī)律,旨在探明儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子活力及凈水效果等的影響,以期為辣木種子合理儲(chǔ)藏、資源保存、育種繁殖和加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以自然儲(chǔ)藏1年(2018年采收)、2年(2017年采收)、3年(2016年采收)、4年(2015年采收)的辣木PKM 1凈種子為材料,測(cè)定種子發(fā)芽率、生理生化指標(biāo)及凈水效果。發(fā)芽試驗(yàn)在云南省熱帶作物科學(xué)研究所辣木研究中心苗圃大棚進(jìn)行,其余試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1發(fā)芽試驗(yàn)

選取飽滿的辣木種子進(jìn)行1 000倍多菌靈浸種12 h后播種,沙床上發(fā)芽,每處理100粒,3次重復(fù)。每日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù),第14天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

發(fā)芽率/%=(第14天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%[12]。

1.2.2種子生理生化指標(biāo)的測(cè)定

1) 含水量的測(cè)定:先將樣品盒預(yù)先烘干、冷卻、稱重(盒重),將種子放入預(yù)先烘干和稱重過(guò)的樣品盒內(nèi)稱重(盒+烘前種子重),將種子搗碎后于105 ℃烘箱,烘8 h。從烘箱中取出前加蓋,放入干燥器內(nèi)冷卻后稱重(盒+烘后種子重)。

種子含水量/%=[(烘前種子重-烘后種子重)/烘前種子重]×100%[13]。

2) 種子電導(dǎo)率測(cè)定:每個(gè)重復(fù)10粒種子,3次重復(fù),去除種殼,用蒸餾水沖洗3遍,吸干種子表面水分裝入200 mL試管中,在室溫下加入40 mL蒸餾水浸泡12 h,用梅特勒電導(dǎo)儀檢測(cè)電導(dǎo)值(S 1),在沸水中煮30 min,冷卻后再次檢測(cè)電導(dǎo)值(S 2),計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率。

相對(duì)電導(dǎo)率/%=(S 1/S 2)×100%。

3) 相關(guān)生理指標(biāo)測(cè)定:種子去殼后,將10 g辣木種仁置于培養(yǎng)皿中加蒸餾水,在室溫條件下吸脹12 h后,吸干表面水分,每個(gè)指標(biāo)測(cè)定分別稱取0.5 g種子,3次重復(fù)。采用硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定丙二醛(MDA)含量;采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量;采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性;采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性[14]。

1.2.3辣木籽凈水試驗(yàn)

水樣制備:取云南省熱帶作物科學(xué)研究所邊坡土樣100 g(濕重),在105 ℃條件下放入烘箱中烘干,冷卻至室溫,用粉碎機(jī)研磨成0.1 mm粒徑,稱取5 g土樣置于蒸發(fā)皿中加蒸餾水浸潤(rùn),2 d后加入湖水1 000 mL,用電子搖床攪拌均勻,靜置2 h后,把上層混水液全部倒入1 000 mL容量瓶中定容備用,從而得到一定濁度的混水樣[15]。

分別取200 mL混水樣倒入1～5號(hào)200 mL燒杯中,6～10號(hào)燒杯中分別加入200 L墨汁混合液,11～15號(hào)燒杯中分別倒入200 mL可樂(lè)。將不同年限的辣木種子去殼后研碎,分別稱取不同年限的辣木籽粉1 g加入燒杯中,攪拌5 min,以未加辣木籽粉為對(duì)照,記錄澄清所需的時(shí)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知,隨著辣木種子儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),發(fā)芽率呈下降的趨勢(shì),儲(chǔ)藏1年的種子發(fā)芽率最高,為78.67%,儲(chǔ)藏2年、3年、4年的種子發(fā)芽率分別為72%、62.67%、0。儲(chǔ)藏1年的種子發(fā)芽率雖高于儲(chǔ)藏2年的,但差異不顯著(p<0.05),儲(chǔ)藏3年的種子(p<0.05),儲(chǔ)藏年限超過(guò)3年的辣木種子活力喪失嚴(yán)重,當(dāng)儲(chǔ)藏年限達(dá)4年時(shí),已經(jīng)喪失種用價(jià)值。

圖1 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子發(fā)芽率的影響 Fig.1 Effects of different storage years on germination rate of Moringa oleifera seeds

由圖2可看出,辣木種子發(fā)芽率呈“S”型曲線增長(zhǎng),隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),種子萌動(dòng)日期也隨之推遲。儲(chǔ)藏1年的種子在播種后第5天開(kāi)始發(fā)芽,儲(chǔ)藏3年的種子在播種后第6天開(kāi)始發(fā)芽,儲(chǔ)藏2年的種子在播種后第8天大量發(fā)芽,儲(chǔ)藏4年的種子全程無(wú)萌發(fā)。儲(chǔ)藏3、儲(chǔ)藏2年和儲(chǔ)藏1年的種子均在播種后第12天發(fā)芽率趨于穩(wěn)定,辣木種子發(fā)芽率由高到低依次為儲(chǔ)藏1年、2年、3年。

圖2 不同儲(chǔ)藏年限辣木種子的萌發(fā)過(guò)程Fig.2 Germination process of Moringa oleifera seeds in different storage years

2.2 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子生理特性的影響

2.2.1不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子含水量及電導(dǎo)率的影響

由圖3可看出,儲(chǔ)藏1～4年的辣木種子含水量依次為7.69%、8.15%、9.99%和8.65%,隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),水分呈先增后降的趨勢(shì)。辣木種子含水量除儲(chǔ)藏2年與儲(chǔ)藏4年差異不顯著外,其他儲(chǔ)藏年限間的含水量差異顯著(p<0.05)。

圖3 不同儲(chǔ)藏年限辣木種子的含水量Fig.3 Water content of Moringa oleifera seeds in different storage years

由圖4可知,隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì),儲(chǔ)藏1～4年的辣木種子相對(duì)電導(dǎo)率依次為26.70%、25.39%、21.92%、20.71%,各年限間均無(wú)顯著差異(p<0.05),說(shuō)明不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子電導(dǎo)率影響不顯著。

圖4 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子相對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig.4 Effects of different storage years on the relative electrical conductivity of Moringa oleifera seeds

2.2.2不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子MDA含量及可溶性蛋白的影響

種子在發(fā)生衰老劣變的過(guò)程中,其內(nèi)部發(fā)生一系列的氧化催化作用會(huì)造成膜脂過(guò)氧化,而MDA作為膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物之一,常被作為檢測(cè)種子受傷害程度的指標(biāo)之一。隨著辣木種子儲(chǔ)藏年限的增加,MDA含量呈逐漸上升趨勢(shì),儲(chǔ)藏4年后急劇下降(圖5)。儲(chǔ)藏1年的辣木種子與儲(chǔ)藏2、3年的相比,MDA含量顯著增加,增幅分別為56.37%,46.10%,儲(chǔ)藏4年的辣木種子MDA含量較大幅度的下降,顯著低于其余儲(chǔ)藏年限(p>0.05), 說(shuō)明儲(chǔ)藏4年對(duì)辣木種子的MDA含量影響最大。

圖5 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子MDA含量的影響Fig.5 Effects of different storage years on MDA content of Moringa Oleifera seeds

圖6顯示,隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),辣木種子中可溶性蛋白含量的變化趨勢(shì)與MDA含量基本一致,呈先升后降的趨勢(shì),并在儲(chǔ)藏2年時(shí)達(dá)到最高值,但其可溶性蛋白含量上升不明顯,僅上升0.51%(p>0.05),儲(chǔ)藏3年的辣木種子可溶性蛋白含量下降,與儲(chǔ)藏1年的種子相比,可溶性蛋白含量下降0.79 mg/g,隨著種子進(jìn)一步的老化,儲(chǔ)藏4年時(shí),辣木種子中可溶性蛋白含量較儲(chǔ)藏1年的下降了2.3 mg/g。顯著性分析可看出,儲(chǔ)藏1年的種子與儲(chǔ)藏2、3年的辣木種子可溶性蛋白含量差異不顯著,儲(chǔ)藏2年與儲(chǔ)藏4年的辣木種子可溶性蛋白含量呈顯著差異(p<0.05)。

圖6 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子可溶性蛋白含量的影響Fig.6 Effects of different storage years on soluble protein content of Moringa Oleifera seeds

2.2.3不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子SOD、POD和CAT活性的影響

如表1可知,在辣木種子老化進(jìn)程中,SOD活性呈先降后升又降的趨勢(shì),儲(chǔ)藏1年的辣木種子SOD活性最高,儲(chǔ)藏2年的最低,其次是儲(chǔ)藏4年的辣木種子,但兩者間差異不顯著,其余儲(chǔ)藏年限間差異顯著。POD和CAT活性變化趨勢(shì)相同,均隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng)而不斷下降。從表1可看出,POD和CAT的活性從高到低依次為儲(chǔ)藏1年、儲(chǔ)藏2年、儲(chǔ)藏3年、儲(chǔ)藏4年。各儲(chǔ)藏年限間CAT活性差異顯著(p<0.05),且下降幅度較大,綜上說(shuō)明,辣木種子儲(chǔ)藏4年后細(xì)胞活性氧化代謝平衡受到嚴(yán)重破壞,種子發(fā)生了劣變。

表1 不同儲(chǔ)藏年限對(duì)辣木種子保護(hù)酶活性的影響Table 1 Effects of different storage years on protective enzyme activities of Moringa oleifera seeds

2.2.4不同儲(chǔ)藏年限辣木種子各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

發(fā)芽率、生理生化指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果(表2)表明,發(fā)芽率與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān),電導(dǎo)率與POD活性、CAT活性分別呈顯著和極顯著正相關(guān),POD與CAT間顯著正相關(guān)。說(shuō)明可溶性蛋白含量可作為確判斷辣木種子劣變的指標(biāo)。

表2 不同儲(chǔ)藏年限辣木種子各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient of each index of Moringa Oleifera seeds with different storage years

2.3 辣木籽凈水試驗(yàn)

測(cè)定紅土、可樂(lè)和墨水的pH值分別為5.394、2.440和7.852。不同儲(chǔ)藏年限辣木籽凈水效果的試驗(yàn)結(jié)果(表3)表明,可樂(lè)絮凝效果最快,其次是墨汁、紅土則需2 h左右。儲(chǔ)藏4年的辣木籽對(duì)墨汁沉降,所需時(shí)間略多于其他處理,但相比未加辣木籽的對(duì)照,顏色變化明顯,絮凝效果顯著,盛裝墨汁的燒杯變澄清,絮狀物沉降于燒杯底部;不同儲(chǔ)藏年限處理對(duì)烘干土壤調(diào)成的渾濁水樣澄清效果差異不大,渾濁變澄清所需的時(shí)間在2 h左右;不同儲(chǔ)藏年限對(duì)可樂(lè)的沉降效果影響依次為儲(chǔ)藏1年>2年>4年>3年,儲(chǔ)藏1年的辣木籽所需時(shí)間最短,為12 min,儲(chǔ)藏3年的辣木籽所需時(shí)間最長(zhǎng),為47 min。

表3 不同儲(chǔ)藏年限辣木種子凈水效果Table 3 Water purification effect of Moringa Oleifera seeds with different storage years

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明,儲(chǔ)藏1、2、3、4年的辣木種子發(fā)芽率分別為78.67%、72%、62.67%、0。說(shuō)明儲(chǔ)藏4年的種子活力喪失,生產(chǎn)上不應(yīng)選儲(chǔ)藏年限超過(guò)3年的種子育苗。隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),種子生活力會(huì)逐漸喪失,其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率也會(huì)逐步降低[16]。王華宇等[17]研究表明,隨著辣木種子儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),發(fā)芽率總體呈下降的趨勢(shì)。含水量是影響種子變質(zhì)速度和最終壽命的重要因素。研究表明,在1～4年的儲(chǔ)藏期內(nèi),辣木種子含水量在7.69%～9.99%之間,儲(chǔ)藏1年的含水量為7.69%。Toit等[18]研究表明,含水量高于8%會(huì)降低儲(chǔ)藏24個(gè)月的辣木種子壽命。種子儲(chǔ)藏過(guò)程中,內(nèi)部富含的溶酶體受到破壞,貯藏物質(zhì)降解速度加快,會(huì)導(dǎo)致可溶性蛋白等含量的降低[19]。隨著儲(chǔ)藏年限的增加,種子含水量、MDA含量、可溶性蛋白含量呈先增后降的趨勢(shì),其中儲(chǔ)藏4年的種子可溶性蛋白含量顯著低于其余儲(chǔ)藏年限;電導(dǎo)率、POD和CAT逐漸降低,電導(dǎo)率差異不顯著,各處理氧化酶活性(SOD、POD和CAT)差異明顯,隨著儲(chǔ)藏年限的延長(zhǎng),儲(chǔ)藏年限短的辣木種子POD和CAT顯著高于儲(chǔ)藏年限長(zhǎng)的,儲(chǔ)藏1年的種子SOD活性顯著高于其余儲(chǔ)藏年限。不同儲(chǔ)藏年限辣木種子的發(fā)芽率與生理生化指標(biāo)間的相關(guān)分析得出,電導(dǎo)率分別與POD、CAT活性呈極顯著正相關(guān),POD與CAT間顯著正相關(guān)?？扇苄缘鞍缀颗c發(fā)芽率呈顯著正相關(guān),這與楊全等[20]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明可溶性蛋白含量是初步判斷辣木種子劣變的指標(biāo)。通過(guò)凈水試驗(yàn)可看出,儲(chǔ)藏年限對(duì)種子凈水效果影響不大。Golestanbagh等[21]研究表明,辣木是一種環(huán)境友好型除濁劑,從收獲開(kāi)始貯藏達(dá)2個(gè)月對(duì)辣木種子絮凝效果沒(méi)有顯著影響。Katayon等[22]研究表明,辣木種子的絮凝效率與不同條件下和不同持續(xù)時(shí)間的貯藏?zé)o關(guān)。

生產(chǎn)上種子育苗成本較低適合大面積作業(yè),部分種子發(fā)芽率低,種植后出苗不佳,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成損失。本研究對(duì)不同儲(chǔ)藏年限辣木種子萌發(fā)、生理特性及凈水效果進(jìn)行初步探究,對(duì)辣木種子生產(chǎn)栽培和利用具有積極指導(dǎo)意義,完善了辣木種子儲(chǔ)藏方面資料,揭示了與辣木萌發(fā)存在相關(guān)的生理指標(biāo),驗(yàn)證了儲(chǔ)藏年限長(zhǎng)的辣木種子也可作為天然凈水劑得到充分利用。已有相關(guān)研究表明,種子儲(chǔ)藏還對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量具有影響[23],辣木種子富含豐富的辣木籽油、蛋白酶等,儲(chǔ)藏年限與辣木籽營(yíng)養(yǎng)含量及播種后植株長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量品質(zhì)等性狀的關(guān)系有待進(jìn)一步研究,而辣木籽作為凈水劑等相關(guān)產(chǎn)品要得到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,還需系統(tǒng)地進(jìn)行多學(xué)科綜合研究。